/ Журнал «Промышленная Энергетика», 2011 - № 6, стр. 2-6
О создании информационной системы мониторинга и управления эффективностью энергосбережения
на объектах города Москвы
Скляров Е. В., руководитель Департамента топливно-энергетического
хозяйства г. Москвы, канд. экон. наук
Изложена концепция проектирования «Единой интегрированной автоматизированной информационной системы мониторинга и управления эффективностью энергосбережения на объектах города Москвы» в качестве регионального сегмента Государственной информационной системы энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Дано описание архитектуры системы, рассмотрены принципы ее функционирования, этапы реализации и ожидаемые эффекты от внедрения мероприятий по энергосбережению при использовании ЕИАИС ЭЭ в рамках Городской целевой программы "Энергосбережение в городе Москве на 2011 -2013 гг. и на перспективу до 2020 года".
Концепция проектирования "Единой интегрированной автоматизированной информационной системы мониторинга и управления эффективностью энергосбережения на объектах города Москвы" (ЕИАИС ЭЭ) в качестве регионального сегмента Государственной информационной системы энергосбережения и повышения энергетической эффективности включает описание архитектуры системы, принципы ее функционирования, этапы реализации и ожидаемые эффекты от внедрения мероприятий по энергосбережению в рамках Городской целевой программы "Энергосбережение в городе Москве на 2011 -2013 гг. и на перспективу до 2020 года".
Энергосбережение является важнейшим механизмом реализации системы правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мероприятий, направленных на эффективное (рациональное) использование и экономное расходование топливно-энергетических ресурсов [1], вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
Значительную роль в решении задачи сохранения природных ресурсов играет энергосбережение в быту и в сфере жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Причины, препятствующие стимулированию энергосбережения: сдерживание роста тарифов для населения на отдельные виды ресурсов (в первую очередь на электроэнергию и природный газ); отсутствие средств у предприятий ЖКХ на реализацию энергосберегающих программ (в том числе на установку индивидуальных приборов учета, по которым выполняются расчеты за потребленную энергию); применение морально устаревших нормативов, а также отсутствие массовой бытовой культуры энергосбережения.
Новый Федеральный закон (ФЗ) об энергосбережении [2] устанавливает основные требования к энергетической эффективности предприятий, организаций (в том числе бюджетных и осуществляющих регулируемые виды деятельности) и к отдельным видам товаров, оборудования, зданий (включая многоквартирные дома), определяет условия энергосервисных контрактов, правила создания и функционирования саморегулируемых организаций энергоаудиторов, вводит штрафы за невыполнение отдельных требований и нормативов энергоэффективности.
Сегодня энергоэффективность и энергосбережение входят в число пяти стратегических направлений приоритетного технологического развития страны, выдвинутых Президентом РФ Д. А. Медведевым [3], включая снижение на 40 % энергоемкости отечественной экономики (ВВП) к 2020 г.
Базовой целью ФЗ [2], указывающего ключевые проблемы (энергосбережение и повышение энергетической эффективности) и основные пути их решения, является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования снижения издержек и модернизации производства. При этом на исполнительные органы власти субъектов федерации [4-9] для реализации указанного на подведомственной им территории возлагаются функции, которые включают: разработку и внедрение соответствующих региональных программ; формулирование требований к этим программам для организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности, в случае, если цены (тарифы) на товары и услуги таких организаций подлежат установлению органами исполнительной власти субъектов РФ; составление перечня обязательных энергосберегающих мероприятий, касающихся общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме; информационное обеспечение на территории соответствующего субъекта РФ этих мероприятий, определенных в качестве обязательных федеральными законами и иными нормативными правовыми актами, а также предусмотренных региональной программой; координация указанных мероприятий и контроль за их проведением государственными учреждениями и унитарными предприятиями; осуществление регионального государственного контроля за соблюдением требований ФЗ.
Что касается правительства Москвы, оно должно обеспечивать необходимой информацией Государственную информационную систему энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Соответствующие энергосберегающие мероприятия проводятся в рамках Городской целевой программы "Энергосбережение в городе Москве на 2011 -2013 гг. и на перспективу до 2020 года". Координатором работ по их планированию и осуществлению является Департамент топливно-энергетического хозяйства. При этом в первую очередь следует учитывать масштабность энергохозяйства города, представленного энергетическими компаниями, потребителями промышленной, жилищно-коммунальной, транспортной и иных отраслей, десятками тысяч энергетических объектов и сотнями тысяч километров энергетических сетей.
Вместе с тем различные субъекты энергосбережения нередко имеют разнонаправленные экономические интересы, что требует правовой межсистемной координации при реализации мероприятий по энергосбережению. Кроме того, они в значительной степени отличаются регламентами и форматами хранения информации, необходимой для выполнения программ. Их организационная и информационная разобщенность препятствует межсистемной координации, сбору и агрегированию данных для осуществления мониторинга и контроля за реализацией выполнения общих программ.
Для эффективного выполнения указанных функций координатора необходима сквозная автоматизация, в связи с чем принято решение о создании ЕИАИС ЭЭ. Она должна обеспечивать:
повышение обеспеченности энергетическими ресурсами населения, объектов городского хозяйства, промышленных предприятий и иных потребителей при постоянно растущем спросе на освещение магистралей, улиц и площадей города;
увеличение эффективности управления городским топливно-энергетическим хозяйством при сокращении потерь энергоресурсов и расходов бюджета города на обеспечение энергетическими ресурсами государственных и муниципальных учреждений, органов государственной власти и местного самоуправления;
формирование и реализацию региональной политики в сфере Государственной информационной системы энергосбережения и повышения энергоэффективности города, а также сквозной мониторинг выполнения программ и проектов энергосбережения;
сбор, хранение, аутентичность и предоставление информации для Государственной информационной системы энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
При реализации мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности различают:
начальные инвестиции (или их увеличение, прирост вследствие выбора более эффективного оборудования). Например, замена окон в существующем доме на пластиковые стеклопакеты — инвестиции в энергосбережение, а отказ от установки обычных светильников в пользу светодиодных в строящемся доме — их увеличение (на долю превышения стоимости светодиодных светильников по сравнению со стоимостью обычных светильников);
единовременные затраты на проведение энергоаудита (энергообследования);
единовременные затраты на приобретение и монтаж приборов учета и систем автоматического контроля, а также на снятие показаний удаленных приборов учёта;
текущие расходы на премирование (поощрение) лиц, ответственных за энергосбережение.
Эффект от внедрения энергосберегающих мероприятий рассчитывают:
как стоимость сэкономленных энергоресурсов или долю их стоимости от общей стоимости потребляемых энергоресурсов, в том числе на единицу продукции;
как количество сэкономленных энергоресурсов или долю от величины потребляемых энергоресурсов (в тоннах условного топлива);
в натуральном выражении (кВт • ч, Гкал и т. д.);
как снижение доли энергоресурсов ВВП в стоимостном выражении либо в натуральных единицах (в тоннах условного топлива, кило-ватт-часах) на 1 руб. ВВП.
Эффект от внедрения можно разделить на несколько групп:
экономический, полученный у потребителей (снижение стоимости приобретаемых энергоресурсов);
обусловливающий повышение конкурентоспособности (снижение потребления энергоресурсов на единицу производимой продукции, увеличение ее энергоэффективности при использовании);
эффект в электрической, тепловой, газовой сети (снижение пиковых нагрузок приводит к сокращению риска аварий, повышению качества энергии, уменьшению потерь энергии, минимизации инвестиций в расширение сети, и, как следствие, снижению сетевых тарифов);
рыночный (например, снижение потребления электроэнергии, особенно в пиковые часы, приводит к уменьшению цен на энергию и мощность на оптовом рынке электроэнергии. Для населения очень важно снижение потребления электроэнергии на освещение в часы вечернего пика);
регулировочный (например, снижение потребления электроэнергии населением уменьшает нагрузку перекрестного субсидирования на промышленность — в настоящее время в России население платит за электроэнергию ниже ее себестоимости, дополнительная финансовая нагрузка включается в тарифы для промышленности);
экологический (например, снижение потребления электрической и тепловой энергии в зимнее время приводит к разгрузке наиболее дорогих и "грязных" электростанций и котельных, работающих на мазуте и низкокачественном угле);
взаимосвязанный (повышается внимание к проблемам общей эффективности — технологии, организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и ответственности в ЖКХ, а также отношения граждан к домашнему бюджету).
Следует отметить, что обычно началу реализации мероприятий по энергосбережению предшествует энергоаудит.
В 2010 г. был сделан важный шаг к созданию системы мониторинга и управления эффективностью энергосбережения — завершено обследование и проведен тщательный анализ процессов и систем управления, а также технологического обеспечения мероприятий по энергосбережению. Цель обследования — сбор и систематизация информации о существующем порядке реализации процессов, а также систем управления и технологического обеспечения мероприятий по энергосбережению, формированию и контролю показателей энергоэффективности субъектов — участников программы энергосбережения.
Систематизация информации обеспечила возможность выполнения следующих задач:
формирование целостного описания существующих процессов, систем управления и технологического обеспечения мероприятий по энергосбережению;
получение информации о действующей системе показателей энергоэффективности, ее обеспеченности исходными данными и средствами автоматизации;
анализ возможностей интеграции существующих систем управления и технологического обеспечения в ЕИАИС ЭЭ;
ввод данных, собранных в ходе обследования, в базу данных (БД) нормативно-справочной информации (НСИ) по городскому энергохозяйству в составе ЕИАИС ЭЭ;
систематизация собранных данных для формирования концепции создания ЕИАИС ЭЭ.
План реализации проекта предусматривал три этапа его выполнения:
создание методики обследования;
проведение обследования и составление аналитического отчета;
формирование электронной версии отчета и ввод данных в БД НСИ.
На первом этапе осуществлялось предварительное обследование предприятий и организаций путем сбора их внутренних документов и данных автоматизированных систем, а также анкетирования с обязательным проведением рабочих встреч с лицами, ответственными и полномочными по вопросам энергосбережения. К объектам обследования префектур Москвы, иных органов исполнительной власти, контролирующих и координирующих выполнение энергосберегающих мероприятий, относились и городские ресурсоснабжающие организации на всех функциональных стадиях: производства, передачи, сбыта и потребления энергетических ресурсов (электрической и тепловой энергии, воды и природного газа).
В аналитическом отчете по итогам реализации второго этапа работ были представлены все процессы, связанные с энергосберегающей деятельностью, описаны организационные структуры объектов и информационные потоки. Кроме того, приведен реестр существующих систем автоматизации и дана оценка их пригодности для интеграции с создаваемой ЕИАИС ЭЭ. Была также описана существующая система показателей энергоэффективности, включая регламенты и инструменты ее поддержки (в том числе средствами автоматизации).
Важным результатом выполнения второго этапа обследования стало выявление основных направлений совершенствования существующих процессов, регламентов, форм сбора и анализа информации. Были разработаны предложения по их реализации как средствами автоматизации, так и путем выполнения организационных мероприятий.
Цель третьего этапа — проверка целостности и полноты собранных данных. В качестве инструмента такой проверки был выбран вариант их ввода в существующую автоматизированную систему. Это позволило уже в ходе обследования получить структурированные и выверенные данные по НСИ и программам энергосбережения, пригодные для начального наполнения БД строящейся системы.
В дальнейшем результаты обследования планируется использовать при концептуальном проектировании системы и внедрении модулей первой очереди. Это основные ее модули, обеспечивающие:
мониторинг, контроль и анализ выполнения программ и проектов энергосбережения, а также поддержку процесса энергетических обследований;
сбор и аутентичность данных о производстве, транспортировке и потреблении энергетических ресурсов;
передачу необходимой информации в Государственную информационную систему энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
накопление информации о структуре субъектов энергосбережения и объектов энергетического хозяйства;
автоматизированный сбор данных о состоянии энергетической сети и энергетического оборудования;
предоставление единой точки доступа ко всем компонентам системы.
В качестве концептуального базиса для построения архитектуры системы выбран подход, согласно которому ЕИАИС ЭЭ отнесли к классу "Система систем". Это системы информационного взаимодействия между компонентами, которые сами по себе являются крупномасштабными системами. Отдельные компоненты системы ЕИАИС ЭЭ — системы учета энергетических ресурсов ресурсоснабжающих организаций, общегородские системы классификации и кодирования, информационно-измерительные комплексы объектов бюджетной сферы, собственные специализированные модули системы, автоматизирующие функции координации и контроля за выполнением программ энергосбережения, а также смежные с ними функции. В основе построения такой системы должна быть единая информационная модель хранения и обмена информацией.
Вместе с тем концептуальный проект рассматривает ЕИАИС ЭЭ как региональный сегмент Государственной информационной системы энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Кроме того, в нем предусмотрено создание единой точки входа в систему для всех пользователей ЕИАИС ЭЭ средствами портала энергосбережения.
За рубежом [10] задачи автоматизации энергосбережения решаются в рамках комплексных систем класса EMS (Energy Management System), не рассчитанных на поддержку российской нормативной базы и производственной практики в области энергетики, в связи с чем при внедрении этих систем в России требуется длительная и дорогостоящая адаптация. Тем не менее при создании ЕИАИС ЭЭ используются самые передовые технологии программирования [И, 12], в том числе зарубежные, однако функциональные задачи реализуются на их базе в соответствии с требованиями российских законов и регламентов.
Стратегия проектирования системы предполагает, что в качестве технологических платформ для компонентов ЕИАИС ЭЭ следует выбирать программные продукты, обладающие всей необходимой базовой функциональностью. Создание компонентов ЕИАИС ЭЭ сводится к адаптации программных инструментов, входящих в состав платформы, к решению специфических частных задач.
Для поэтапного внедрения модулей ЕИАИС ЭЭ в соответствие с приоритетами, определенными при концептуальном проектировании, предусматривается трехлетний срок. Но ряд функций, относящихся к координации выполнения региональной программы (управление ее проектами, ведение программ энергосбережения, сбор данных о потреблении энергетических ресурсов субъектами энергосбережения, накопление информации о структуре энергетического хозяйства города, а также представление данных на едином портале энергосбережения) требуют информационной поддержки уже сегодня. Исходя из этого, в 2010 г. были внедрены программные модули первой очереди, обеспечивающие автоматизированное выполнение указанных функций. Такой подход к построению системы позволяет сократить временные издержки и количество ошибок на ранних этапах построения системы и вносить необходимые коррективы в требования к ее развитию.
К концептуальному проектированию и внедрению пилотных модулей ЕИАИС ЭЭ привлекались ведущие российские разработчики и системные интеграторы, имеющие опыт построения распределенных систем в энергетической отрасли. Базовыми на этом этапе являются первоочередные организационные и технические меры:
обеспечение субъектов энергосбережения приборами учета энергетических ресурсов;
унификация методики расчета целевых показателей энергосбережения для определения их достоверных и сопоставимых значений, получения интегральных оценок эффективности энергосбережения на территориях вне зависимости от уровня подчинения субъектов;
синхронизация регламентов сбора, обработки и предоставления информации в области энергосбережения с целью исключения дублирования данных и минимизации трудозатрат субъектов.
Реализация рассмотренного проекта в 2010 - 2013 гг., включая проведение указанных организационных и технических мероприятий, обеспечит адекватную информационную поддержку для решения задач энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Опыт создания ЕИАИС ЭЭ может быть использован в различных регионах страны.
Список литературы
1. ГОСТ Р 51387-99. Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения.
2. Федеральный закон от 23.11.2009 №261-ФЗ (ред. от 27.07.2010) "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" (принят ГД ФС РФ 11.11.2009) (с изм. и доп., вступающими в силу с 01.01.2011).
3. Указ Президента РФ от 04.06.2008 № 889 "О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики".
4. Закон г. Москвы от 05.07.2006 № 35 "Об энергосбережении в городе Москве".
5. Постановление правительства Москвы от 28.10.2008 № 1012-ПП (ред. от 14.09.2010) «О Городской целевой программе "Энергосбережение в городе Москве на 2009-2011 гг. и на перспективу до 2020 года"».
6. Постановление правительства Москвы от 10.02.2004 №71-ПП "Об утверждении Положения о порядке стимулирования энергосбережения в системе жилищного хозяйства города Москвы".
7. Постановление правительства Москвы от 23.02.1999 № 138 "Об утверждении Московских городских строительных норм "Энергосбережение в зданиях, нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению (МГСН 2.01-99)".
8. Постановление правительства Москвы от 29.12.2009 № 1499-ПП (ред. от 14.09.2010) "О ходе реализации Городской целевой программы "Энергосбережение в городе Москве на 2009 - 2011 гг. и на перспективу до 2020 года" (вместе с "Информацией о выполнении программных мероприятий за 9 месяцев 2009 года и об ожидаемом выполнении за год Городской целевой программы "Энергосбережение в городе Москве на 2009-2011 гг. и на перспективу до 2020 года", утвержденной постановлением Правительства Москвы от 28 октября 2008 года № 1012-ПП", "Перечнем рекомендуемых мероприятий по энергосбережению в городе Москве", "Списком государственных заказчиков").
9. Постановление РЭК Москвы от 01.07.2010 № 108 "Об утверждении требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организаций, осуществляющих на территории города Москвы регулируемые виды деятельности".
10. William S.Davis, David С. Yen. The Information System Consultant's Handbook. Systems Analysis and Design. — CRC Press, 1998.
11. Федеральный закон Российской Федерации от 27.07.2006 № "Об информации, информационных технологиях и о защите информации".
12. Когаловский М. Р. Перспективные технологии информационных систем. — М.: ДМК Пресс; Компания АйТи, 2003.